弹簧是机器中常见的一种标准件，可用作缓和冲击和吸收振动、控制机构的运动、存储能量、测量力的大小等。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样，按其受力性质可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等。

本期为大家分享如何利用中望3D对弹簧进行建模和机械约束。

以压缩弹簧为例，其主要参数如图1-1和表1-1所示。

图1-1 压缩弹簧结构示意图

表1-1 压缩弹簧参数计算公式

二、软件操作图示

2.1压缩弹簧的建模

1. 打开中望3D软件，新建“压缩弹簧.Z3”文件后，单击“工具”选项卡下的“插入-方程式管理器”命令，进入方程式管理器界面，如图2-1所示。

图2-1

输入变量d=6;D=19.5;t=15,点击确定，如图2-2所示。

2. 单击“造型”选项卡下的“基础造型-草图”命令，选择YZ平面，进入草图绘制环境，绘制弹簧丝直径（d）并约束弹簧中径（D），如图2-3所示。

图2-3

3. 退出草图绘制环境，单击“造型”选项卡下的“基础造型-螺旋扫掠”命令，选择图2-3绘制的草图轮廓，以Z轴为中心轴，匝数为6，距离调用参数t，完成弹簧有效圈的建模，如图2-4所示。

图2-4

4. 单击“基础造型-螺旋扫掠”命令，选择弹簧上端面圆为轮廓，以Z轴正方向为中心轴，匝数为1.25，距离为5；单击“基础造型-螺旋扫掠”命令，选择弹簧下端面圆为轮廓，以Z轴负方向为中心轴，其余参数不变，完成弹簧支承圈的建模，如图2-5所示。

图2-5 

5. 单击“工具”选项卡下的“插入-配置表”命令，进入配置表界面，新建配置，添加变量和造型，修改节距（t）为10，点击确定，完成压缩配置，如图2-6所示。

图2-6

6. 右键“零件配置”下新建的配置“S”，点击激活，图2-7和图2-8为压缩前后对比。

2.2压缩弹簧的传动约束

1. 新建装配文件后，单击“装配”选项卡下的“组件-插入”命令，插入压缩弹簧零件；单击“约束-约束”命令，将弹簧底端面与卡盘底面添加“重合”关系，如图2-9所示；

图2-9

单击“约束-约束”命令，将弹簧顶端面与卡盘顶面添加“重合”关系，如图2-10所示。

图2-10

2. 右键“压缩弹簧”，单击“配置”，选择“S”，切换压缩效果，图2-11和图2-12为压缩前后对比效果。

好了，本期压缩弹簧的建模与约束教程分享到此，你“学废”了么？如需要深入了解学习的小伙伴儿，请记得及时关注咨询噢~~

一、齿条基本参数计算公式

齿条是一种齿分布于条形体上的特殊齿轮。齿条分为直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用。齿条的齿廓相当于分度圆半径为无穷大的圆柱齿轮，因此齿条的齿廓既不是曲线，也不是渐开线，而是直线 (对齿面而言则为平面)。由于齿条齿廓为直线，所以齿廓上各点具有相同的压力角，且等于齿廓的倾斜角，此角称为齿形角，与其配对的标准齿轮的压力角相等，标准值为20°。

齿条齿廓绘制的主要参数如图1-1和表1-1所示。本期就为大家奉上直齿齿条的建模与传动约束的教程。

图1-1 齿条轮廓示意图

二、操作图示

（一）直齿齿条的建模

1. 打开中望3D软件，新建“直齿齿条.Z3”文件后，单击“造型”选项卡下的“基础造型-草图”命令，进入草图绘制环境，绘制70mm*16mm的矩形，如图2-1所示。（齿条的设计长度需根据其工作的有效行程来确定）

图2-1

2. 退出草图绘制环境，单击“造型”选项卡下的“基础造型-拉伸”命令，选择图2-1的草图轮廓，拉伸长度为12mm，如图2-2所示。

3. 单击“造型”选项卡下的“基础造型-草图”命令，进入草图绘制环境，参考表1-2计算公式绘制齿廓，如图2-3所示。（渐开线齿廓齿根圆角尺寸按0.38*m）。

4. 退出草图绘制环境，单击“造型”选项卡下的“基础造型-拉伸”命令，选择图2-3的草图轮廓，将其作拉伸切除，如图2-4所示。

5. 单击“造型“选项卡下的“基础编辑-阵列特征”命令，选择“矩形阵列”，选择需切除的造型特征，沿图示方向阵列12份，间距为π*m，完成齿条建模（如图2-5-1和图2-5-2所示）。

图2-5-1

1. 新建装配文件后，单击“装配”选项卡下的“组件-插入”命令，插入圆柱直齿轮与齿条两零件；单击“约束-约束”命令，将齿条与基准面添加“重合”关系，圆柱直齿齿轮与中心轴线添加“同轴”关系，摆正两零件位置，如图2-6所示。

2. 单击“约束-约束”命令，选择“相切约束”的方式，选择两齿面摆正好零件安装位置，同时需勾选“仅用于定位”，如图2-7所示。

图2-7

3. 单击“约束-机械约束”命令，选择“齿轮齿条约束”方式，依次选择两零件后，将约束类型更改为“距离/转数”，同时勾选“反转”。在约束值中输入“π*m*z”即可完成传动约束，如图2-8所示。

图2-8

一、锥齿轮几何参数及计算公式

为了传递两相交轴（两轴交角一般为90°）之间的回转运动，可在圆锥面上制出轮齿，这样形成的齿轮称为圆锥齿轮（即锥齿轮）。圆锥齿轮的轮齿沿圆锥素线方向一端大、一端小，齿厚是逐渐变化的，直径和模数也都随着齿厚而变化。圆锥齿轮将“锥”的特点发挥得淋漓尽致，包含“五锥面三锥角”。其中背锥与分锥同轴且垂直相交，交点在分度圆D上；背锥为圆锥齿轮轮齿大端的端面，前锥为圆锥齿轮轮齿小端的端面，并且这两个端面相互平行。

为了计算和制造方便，规定圆锥齿轮以大端端面模数为标准，大端端面模数m为计算圆锥齿轮轮齿各部分尺寸的基本参数。因此，一般所说圆锥齿轮的齿顶圆直径dₐ、分度圆齿顶高hₐ、齿根高hf等都是指大端而言。

锥齿轮几何参数具体如下：

圆锥齿轮各部分尺寸与模数m、齿数z及分度圆锥角δ有关，其计算公式如下表：

（本表参数计算公式仅供参考）

二、主要操作图示

已知小锥齿的齿数（z₁）为16，相啮合的大锥齿的齿数（z₂）为32，模数（m）为1.5。

1、计算小锥齿轮分锥角

打开Windows系统自带的计算器，在选项卡“查看”下，点击“科学型”命令。根据δ₁=arctan z₁/z₂计算，得出小锥齿的分锥角度为26.57°。

2、小锥齿外轮廓的实体建模

打开中望3D软件，新建文件后，选择“造型”选项卡下的“基础造型-插入草图”命令，进入草图绘制环境，根据锥齿几何参数计算公式得出的分锥角、分度圆、齿顶圆和齿宽等绘制锥齿轮的外轮廓；选择“造型”选项卡下的“基础造型-旋转”命令，创建出小锥齿外轮廓的实体。

3、插入基准面

选择“造型”选项卡下的“基准面-基准面”命令，创建一个过背锥面轮廓线且垂直分锥面轮廓线的基准面。

4、绘制小锥齿轮的渐开线轮廓

选择“造型”选项卡下的“基础造型-插入草图”命令，进入草图绘制环境，在上面创建的基准面内分别绘制分度圆、基圆和齿根圆；选择“曲线-方程式”命令，插入方程式曲线表中的“圆柱齿轮齿廓渐开线”，完成小锥齿渐开线轮廓的绘制。

5、放样切除实体

选择“造型”选项卡下的“基础造型-放样”命令，将放样类型设为“起点和轮廓”，起点为坐标原点，轮廓为渐开线轮廓，布尔运算为减运算，完成实体切除。

6、阵列特征

选择“造型”选项卡下的“基础编辑-阵列特征”命令，选择圆形阵列，将上面切除得到的齿形阵列16份，完成小锥齿建模。

三、操作视频（教程视频查看以下网址）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTE3MTE5NjQ2NA==.html

01、产品装配与动画验证的背景

当今社会的快速发展，促进了传统技术与新兴技术的深度连接，其中三维实体装配与动画仿真验证技术的兴起与运用，可以更加直观、形象地检查产品的功能是否达到设计要求，及时发现在设计阶段所存在的问题，缩短产品的开发周期，从而更好地完成产品设计的可视化任务。

中望3D软件提供了一个独立的装配设计模块，能够很好地完善产品的设计。在这个模块中，可以轻松、方便地将已建好的三维零件模型，通过确定零件间一定的相互位置关系，将它们约束在一起即可完成装配任务，实现产品的功能。在完成装配之后，可以利用中望3D软件的干涉检查命令检查零部件结构设计的合理性，同时中望3D软件的装配动画使所设计的产品功能更为直观、形象，易于交流。

02、装配与动画

由于所需的独立零件均已构建好，下面我们采用自底向上的组件装配方法进行装配，然后再进行装配动画的仿真。

1、插入组件。在“装配”选项卡下，单击“组件-插入”命令或“组件-插入多组件”命令，将零件放置于实体空间任意位置，如下图所示。

2、约束组件和实体。

在“装配”选项卡下，单击“约束-约束”命令，分别定义两个组件的配对面，再选择一种定义的方式，即可完成零件的配对，如下图所示。

在“装配”选项卡下，单击“约束-机械约束”命令，选择相应的机械传动方式，合理设置运动参数即可实现零件间的机械传动，如下图所示。

3、装配动画

在“装配”选项卡下，单击“动画-新建动画”命令，系统进入动画制作环境，定义相机位置、关键帧、参数等即可，如下图所示。

（以双联运动机构为例，详细操作请观看视频。）

装配约束（教程视频查看以下网址）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTE1ODkyOTIzNg==.html

动画录制（教程视频查看以下网址）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTE1ODkyNjUzNg==.html